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4 应用设计

4.1 MLX90601EKA-CAA测温特性

以PWM输出为例，MLX90601EKA-CAA温度信号的PWM输出格式。

PWM信号的典型周期是102.4ms，每个周期始于一段前向缓冲时间t1，该时间段内输出信号始终为1;t2和t3为有效信号部分;t4为报错信号部分，如：传感器温度超过预值、发生某些不可被MLX90313自动修复的措施等;t5为后向缓冲时间，输出信号始终为0。各时段占空比说明如表2所列。

温度值计算公式如下：

其中：t为测得温度，DutyCycle为t2在时序图中所占的百分比，即t2/总周期T，Tmin为设置的温度下限(出厂设置为-20℃)，Tmax为设置的温度上限(出厂设置为120℃)。

输出温度值与DutyCycle的线性关系如图3所示，由图中可以看出：在传感器可测的有效范围内(-20℃-120℃)，待测物体温度值及传感器自身温度值都与DutyCycle呈良好的线性关系。

4.2 单片机接口电路

MLX90601-CAA与单片机连接的硬件电路如图4所示。MLX90601EKA-CAA供电电压是+5V。CS和IR、TEMPOUT脚直接接 MCU的普通I/O口即可，但由于其内部电路的某些原因，致使这样接的电路IR、TEMPOUT脚采集的信号始终为0。解决方法是在MLX与MCU之间接入一个三态门(如74HC125)：MLX的CS脚与三态门控制端(EN)都接入MCU的I/O口，将MLX的输出信号先接入三态门输入端，然后将输出信号再接入到MCU的I/O口即可。

SPI接口电路如图4所示，也需用三态门进行转接。当MLX的片选信号出现一个下降沿时，写命令开始，再出现一个上升沿时写命令结束。其间共有32个时钟脉冲出现，始终上升沿有效。读命令也如此。SDI写命令的顺序是：8位命令、8位地址、16位数据，高位在前;在输入写命令8 个时钟周期后，在SDO口输出输入的命令码、地址码以及头8位数据以供校验用。读命令与写命令基本类似，不再赘述。

4.3 软件流程图

采集一个PWM周期的软件流程如图7所示。其中T为IROUT或TEMPOUT引脚输出值。采用定时器0或1记录一个PWM脉冲的占空数：当T值由0变为 1时定时器开始计数，当单片机判断T值由1变为0时，提取TF0、TH0、TL0(或TF1、TH1、TL1)的值赋给一组中间变量，然后当T值由0变为 1时，再提取TF0、TH0、TL0(或TF1、TH1、TL1)的值赋给第二组中间变量。计算出两组中间变量代表的时间，第一组中间变量代表一个PWM 脉冲高电平的时长，第二组中间变量代表总时长，DutyCycle=第一组值/第二组值，代入3.1节中温度值计算公式则可以算出测得的温度值。

4.4 实验数据与结论

在实验中，MLX表现出很高的灵敏性和精确度，由于它是非接触式测量，所以应用场合非常广泛，并且在长时间工作的情况下对电路板散热性能要求不高，如果将该电路(设为Sensor1)及由接触式温度传感器(设为Sensor2)组成的电路都用密封罩罩住，测量罩内温度，经过一段时间，Sensor2示数能看到有明显上升趋势，这主要是因为Sensor2将电路板散出的热量也累加到环境温度中，而Sensor1的示数则基本保持平稳，因此在嵌入式使用且要求精度较高、响应速度较快的应用中，MLX90601系列红外测温模块是很好的选择。

关键词： 解析 方案 测温 MLX90601EKA-CAA